科学家发现质量最小的系外行星

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【大纪元2021年08月11日讯】(大纪元记者笛睿编译报导)科学家目前已发现的系外行星共有四千多颗,其中多数所处的环境都和太阳系很不一样。一份新研究找到一个恒星系统和太阳系内围的环境非常相似,里面至少有四颗行星,分别与太阳系内水星、金星、地球和火星相似。

欧洲南方天文台(ESO)8月5日发布的消息说,这个名为L 98-59的恒星系统距离地球仅35光年,其中一颗行星的质量大约只有金星的一半,是有史以来用径向速度(radial velocity)测量方法发现的质量最小的系外行星

凌日法与径向速度测量交叉对比

现在天文学家主要依靠像开普勒太空望远镜(Kepler Space Telescope)和凌日系外行星巡天卫星(Transiting Exoplanet Survey Satellite,缩写简称TESS,中国大陆又简称为苔丝)这些大的观测项目,搜索恒星系统,并粗略判断其周围是否存在行星。但是要想了解这些行星的具体情况,就靠研究人员判断,选中其中一些系统进行后续的追踪观测。它需要得到望远镜大量观测时间资源的支持,这并不容易。

7月28日发表于《天文学与天体物理学》(Astronomy and Astrophysics)期刊的这份研究,在资源有限的情况下,利用对比的方法有了惊人的发现。

研究人员从TESS的观测资料里面选中恒星系统L 98-59进行分析。因为这个系统距离地球只有35光年,相对比较近,而且等詹姆斯‧韦伯太空望远镜(James Webb Space Telescope,JWST)升空后,这个恒星系统大部分时间都在它的视野之内,也就是说很快会得到这个系统内更多详细的信息,所以他们选择这个系统开展研究。

但是在此之前,这份研究只能依赖一个暂时加装在欧洲南方天文台(ESO)的甚大望远镜(VLT)上的一个设备,测量恒星的径向速度资料,和来自TESS的资料对比分析。

像TESS这样的项目,正如其名字展示的那样,通过观测恒星亮度周期性的变化,判断它周围是否有行星从这颗恒星和地球观测点的之间穿过,所以叫做凌日观测法。这种方法可以推测出其周围行星的数量,以及它们的大小,即半径和体积这方面的信息。

而这份研究再通过测量恒星的径向速度进行对比判断。这种方法的理论依据是,由于行星对恒星各个方向施加的引力,会造成恒星亮度的变化。从这个角度测量恒星亮度的变化,也能推测出这颗恒星周围行星的数量,除此之外,因为天体所产生的引力与其质量密切相关,所以研究人员可以由此推测出各个行星的质量。

有四五颗“超级地球”的恒星系统

结合这两种方法,研究人员确定了L 98-59周围四颗行星的基本属性。这份研究从径向速度观测还发现了第五颗行星的踪迹。它们全都属于“超级地球”类型,就是体积比地球大、比海王星小的岩石行星。这些行星按照轨道从最靠近恒星的内围向外的顺序,依次命名为b、c、d、e和f星。

● L 98-59b的质量只有不到金星的一半,差不多是地球质量的1.01倍,是目前为止用径向速度测量方法找到的系外行星中质量最小的一个。这颗行星上面的水分较少,2.3天绕行主星L 98-59一周。
● L 98-59c的质量是地球的2.42倍,2.7天绕行主星一周。
● L 98-59d的质量里面高达30%的比例都是水分,现在还不知道上面水分所在的位置。可能位于地面上,也可能都在地下。这颗行星的质量是地球的2.31倍,7.5天绕行主星一周。
● L 98-59e的质量是地球的3.06倍,12.796天绕行主星一周。
● 第五颗行星L 98-59f,它的质量是地球的2.56倍,23.15天绕行主星一周。

相对太阳系来说,L 98-59系统里面的行星公转的周期看起来很短,可是L 98-59是一颗红矮星,温度比太阳低。所以最外围的f星已经位于这个系统宜居带,也就是说,这颗行星地表的温度允许液态水的存在。

这份研究的主要撰稿人葡萄牙波尔图大学(University of Porto)的德曼金(Olivier Demangeon)说:“有迹象显示,我们找到了一颗位于这个系统宜居带内的类地行星。”合作研究者奥索里奥(María Rosa Zapatero Osorio)说:“位于宜居带的这颗行星可能有足以支持和保护生命的大气层。” ◇

责任编辑:林妍#

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